中國(guó)粉體網(wǎng)訊 21世紀(jì)是科學(xué)技術(shù)蓬勃發(fā)展的時(shí)代，新材料產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)重要的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。新材料產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略性主要體現(xiàn)在新材料能夠帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)和改革，同時(shí)新材料具有傳統(tǒng)材料無(wú)法比擬的優(yōu)異性能，新材料產(chǎn)業(yè)作為工業(yè)發(fā)展中的基礎(chǔ)性工業(yè)為制造業(yè)提供原材料，能夠推動(dòng)制造業(yè)的發(fā)展和升級(jí)。
近年來(lái)，我國(guó)一直在加強(qiáng)對(duì)納米新材料的研究，氣凝膠材料作為納米新材料的一種受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。
近日，勝利油田勝利石油工程技術(shù)研究院稠油所研究的“氣凝膠隔熱管研制”項(xiàng)目通過(guò)中國(guó)石化科技部組織的鑒定委員會(huì)的驗(yàn)收鑒定，勝利油田首次實(shí)現(xiàn)氣凝膠隔熱管工業(yè)化生產(chǎn)。那么究竟什么是氣凝膠呢？
氣凝膠，也稱(chēng)為干凝膠，密度僅為空氣密度的2.75倍，是世界上密度最小的固體。氣凝膠按照其組成不同可以分為碳系，硅系，硫系，金屬氧化物系，金屬系等。但是目前開(kāi)發(fā)和應(yīng)用最成熟的是硅系氣凝膠——二氧化硅氣凝膠。
1931年美國(guó)科學(xué)家基斯特勒（Kistler）將水玻璃水解首次制備出二氧化硅氣凝膠，但是氣凝膠材料引起專(zhuān)家學(xué)者的廣泛關(guān)注是在1970年。直到最近20年,氣凝膠理論知識(shí)和工藝才逐漸發(fā)展完善起來(lái)。
二氧化硅氣凝膠的制備
氣凝膠的制備工藝反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，步驟繁瑣。具體步驟為：
二氧化硅氣凝膠的生產(chǎn)工藝中溶膠-凝膠過(guò)程和干燥過(guò)程尤為重要。目前制備二氧化硅氣凝膠的前驅(qū)體有硅醇鹽類(lèi)、水玻璃、多聚硅氧烷、硅溶膠、谷稻殼類(lèi)等。將前驅(qū)體分散于溶劑中使其水解成某種活性單體，這些單體再經(jīng)過(guò)聚合形成溶膠，靜置形成凝膠即為溶膠-凝膠過(guò)程。
以正硅酸脂為前驅(qū)體，反應(yīng)方程式為：
水解 Si(OC2H5)4+4H2O → Si(OH)4+4C2H5OH
縮聚 2Si(OH)4 → (OH)3Si-O-Si(OH)3+H2O
二氧化硅氣凝膠的干燥是將凝膠中的大部分溶劑除去，使凝膠中的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中充滿(mǎn)的介質(zhì)是氣體的過(guò)程。根據(jù)二氧化硅氣凝膠干燥時(shí)的條件差異，將干燥技術(shù)分為超臨界干燥法、常壓干燥法、壓力介于超臨界壓力和常壓之間的干燥工藝和冷凍干燥法。超臨界干燥法是應(yīng)用最早也是較為成熟一種干燥方法，但是由于超臨界干燥需要高溫高壓的條件，設(shè)備復(fù)雜，危險(xiǎn)性大且耗能高等缺點(diǎn)，所以目前干燥技術(shù)的研究方向主要為常壓干燥技術(shù)和冷凍干燥技術(shù)。
二氧化硅氣凝膠的應(yīng)用
二氧化硅氣凝膠材料已經(jīng)逐漸從實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)階段步入工業(yè)化應(yīng)用階段，但是其生產(chǎn)成本高，生產(chǎn)規(guī)模小，導(dǎo)致其應(yīng)用規(guī)模和應(yīng)用領(lǐng)域受限。目前，二氧化硅氣凝膠的應(yīng)用主要集中在保溫隔熱領(lǐng)域，軍事領(lǐng)域和航空航天領(lǐng)域。
盡管二氧化硅氣凝膠具有良好的隔熱性、隔音性、非線(xiàn)性光學(xué)性質(zhì)、過(guò)濾與催化性質(zhì)和折射率可調(diào)性等性能。但是二氧化硅氣凝膠除了在保溫隔熱領(lǐng)域應(yīng)用較好以外，其他方面的性能應(yīng)用還沒(méi)有很好的開(kāi)發(fā)出來(lái)，未來(lái)二氧化硅氣凝膠的發(fā)展方向?yàn)椋旱统杀�、�?guī)�；�、輕量化、復(fù)合化和柔性化。
總結(jié)
氣凝膠被稱(chēng)為“改變世界的神奇材料”、“終極保溫絕熱材料”和“超級(jí)海綿”�；跉饽z具有很多神奇的特性，未來(lái)具有很大的應(yīng)用空間和發(fā)展前景。在對(duì)氣凝膠近八十多年的研究后，氣凝膠的生產(chǎn)工藝趨于成熟。在大幅度降低生產(chǎn)成本后，氣凝膠在民用領(lǐng)域會(huì)逐漸取代傳統(tǒng)材料，沉淀已久的新材料氣凝膠即將迎來(lái)應(yīng)用爆發(fā)期。
